(57)【要約】【課題】燃料電池集電板の構造の提供。【解決手段】本考案は一種の燃料電池集電板の構造に関わるものである。１枚の板体を設け、該板体は第１局部と第２局部より構成する。該第１局部の弾性剛性物理性質は第２局部の弾性剛性物理性質より大きく設け、該第１局部に一つ以上の集電部を設ける。第１局部の部材の弾性剛性は第２局部の部材の弾性剛性より大きく設けることにより、第１局部に備える該集電部材の熱膨張による変形量を低減し、該集電部材と該触媒部との良好な接続性を維持できる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
板体を第１局部と第２局部より構成し、該第１局部の弾性剛性物理性質は該第２局部の弾性剛性物理性質より大きい、該第１局部に一つ以上の集電部を設けることを特徴とする燃料電池集電板の構造。
【請求項２】
該第１局部の部材は、該第２局部の部材と異なることを特徴とする請求項１記載の燃料電池集電板の構造。
【請求項３】
該第１局部の部材の機械強度は、該第２局部の部材の機械強度より強く設けることを特徴とする請求項２記載の燃料電池集電板の構造。
【請求項４】
該第２局部の部材は、ＦＲ４、ＦＲ５、エポキシ樹脂、ガラスファイバー基板、セラミック基板、高分子可塑基板及びコンポジット部材のいずれを使用することを特徴とする請求項２記載の燃料電池集電板の構造。
【請求項５】
該第１局部の部材は、導電性の金属部材であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池集電板の構造。
【請求項６】
該金属部材はステンレス鋼であることを特徴とする請求項５記載の燃料電池集電板の構造。
【請求項７】
該第１局部の部材は該第２局部の部材と同じ、かつ、該第１局部の機械強度は該第２局部機械強度と異なることで、該第１局部の弾性剛性物理性質は該第２局部の弾性剛性物理性質より大きいことを特徴とする請求項１記載の燃料電池集電板の構造。
【請求項８】
該第１局部の厚みは該第２局部の厚みより大きく設けることにより、該第１局部の機械強度と該第２局部の機械強度と異なることを特徴とする請求項７記載の燃料電池集電板の構造。
【請求項９】
該第１局部の部材は、耐酸及び／又は耐蝕性金属部材であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池集電板の構造。
【請求項１０】
該第１局部の部材は、耐酸及び／又は耐蝕処理を施した金属部材であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池集電板の構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は一種の燃料電池集電板構造、特に一種の集電板に異なる弾性剛性の区域を設けることにより、熱膨張による集電部材と触媒部との接触不良による影響の軽減を図る。
【背景技術】
【０００２】
公知技術の燃料電池は、電気化学反応により電気を出力する電池コアを有し、該電池コアの稼働（出力電圧／電流の出力など）は、燃料電池コアの稼働条件に設定並びに実行により実現する。従来の燃料電池の燃料は、集電板より燃料電池の膜電極組立体に流れ込んで、電気化学反応により電気を発生した後、集電板の集電網により電流を収集し、電気を出力する。しかしながら、燃料電池は稼働のとき、大量な熱を発生するため、集電板は熱膨張により、幾何変形を引き起す。そのような幾何変形はねじり、たわみなどを含まれる。幾何変形後の集電板は集電網と膜電極組立体の接触性を低下させ、膜電極組立体の電気化学反応効率も低下し、電気出力が劣る。
【０００３】
本考案者は前記した集電板の欠点を鑑みて、一種の集電板を考案し、集電網と膜電極組立体との良好な接触性の維持を図る。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
集電網の熱膨張による変形量を軽減し、熱膨張による集電網と触媒部との接触への影響を軽減する、一種の燃料電池集電板を提供することを本考案の主な目的である。
【０００５】
機構設計または２種類の異なる部材により、集電網の区域と他の区域は異なる弾性剛性を形成することにより、集電板が熱膨張による幾何変形量低減を図る、一種の燃料電池集電板を提供することを本考案のもう一つの目的である。
【０００６】
前記の目的を達成するため、本考案の燃料電池集電板は、板体を設け、該板体は第１局部と第２局部より構成する。該第１局部の弾性剛性物理性質は第２局部の弾性剛性物理性質より大きく設け、該第１局部に一つ以上の集電部を設ける。第１局部の部材の弾性剛性は第２局部の部材の弾性剛性より大きく設けることにより、第１局部に備える該集電部材の熱膨張による変形量を低減し、該集電部材と該触媒部との良好な接続性を維持できる。
【０００７】
前記の第１局部と第２局部の弾性剛性は、第１局部の部材の機械強度を第２局部の部材の強度より大きく設けるか、または機構の設計手段により、第１局部の弾性剛性を第２局部の弾性剛性より大きく設けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の考案は、板体を第１局部と第２局部より構成し、該第１局部の弾性剛性物理性質は該第２局部の弾性剛性物理性質より大きい、該第１局部に一つ以上の集電部を設けることを特徴とする燃料電池集電板の構造としている。
請求項２の考案は、該第１局部の部材は、該第２局部の部材と異なることを特徴とする請求項１記載の燃料電池集電板の構造としている。
請求項３の考案は、該第１局部の部材の機械強度は、該第２局部の部材の機械強度より強く設けることを特徴とする請求項１記載の燃料電池集電板の構造としている。
請求項４の考案は、該第２局部の部材は、ＦＲ４、ＦＲ５、エポキシ樹脂、ガラスファイバー基板、セラミック基板、高分子可塑基板及びコンポジット部材のいずれを使用することを特徴とする請求項２記載の燃料電池集電板の構造としている。
請求項５の考案は、該第１局部の部材は、導電性の金属部材であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池集電板の構造としている。
請求項６の考案は、該金属部材はステンレス鋼であることを特徴とする請求項５記載の燃料電池集電板の構造としている。
請求項７の考案は、該第１局部の部材は該第２局部の部材と同じ、かつ、該第１局部の機械強度は該第２局部機械強度と異なることで、該第１局部の弾性剛性物理性質は該第２局部の弾性剛性物理性質より大きいことを特徴とする請求項１記載の燃料電池集電板の構造としている。
請求項８の考案は、該第１局部の厚みは該第２局部の厚みより大きく設けることにより、該第１局部の機械強度と該第２局部の機械強度と異なることを特徴とする請求項７記載の燃料電池集電板の構造としている。
請求項９の考案は、該第１局部の部材は、耐酸及び／又は耐蝕性金属部材であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池集電板の構造としている。
請求項１０の考案は、該第１局部の部材は、耐酸及び／又は耐蝕処理を施した金属部材であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池集電板の構造としている。
【考案の効果】
【０００９】
本考案は燃料電池集電板の構造、集電網の熱膨張による変形量を軽減し、熱膨張による集電網と触媒部との接触への影響を軽減する。機構設計または２種類の異なる部材により、集電網の区域と他の区域は異なる弾性剛性を形成することにより、集電板が熱膨張による幾何変形量低減を図る。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本考案の集電板を取り付けた燃料電池の分解図、図２は本考案の集電板の立体図、図３は本考案の集電板の側面断面図である。燃料電池１は主に、膜電極組立体３と２枚の集電板２により、密着して重ね合わせる。該膜電極組立体３は主に１枚の質量移動膜３１の表面に、ブロックに分布する複数の触媒部３１を設け、外部の水素燃料と酸素燃料、及び触媒部１２に備える触媒物質により、電気化学反応させ、電気を発生する一種のエネルギー変換器を構成する。一例として、該膜電極組立体３は直炊きメタノール燃料電池の電気化学反応の発電コアに用いる。該質量移動膜３１と触媒部３２はＮａｆｉｏｎ  ｓｏｌｕｔｉｏｎプロセスより実現し、外部より提供するメタノール燃料と酸素をそれぞれに該触媒部３１と電気化学反応を引き起した後、反応により発生した電気を出力する。
【００１１】
該集電板２は板体構造であり、該板体に第１局部２１と第２局部２２を設ける。該集電板２は陰極集電板または陽極集電板として使用できる。第１局部２１の場所は、該膜電極組立体１それぞれの触媒部３２に合わせて設ける。第１局部２１にそれぞれの集電部材２３を設け、各集電部材２３は対応された各触媒部１２に接触する。燃料を該集電部材２３に通過させるため、該集電部材２２に複数のさん孔（図示せず）を設けるほか、該第１局部２１は該さん孔の孔部（図示せず）に合わせて設ける（図３）。
【００１２】
前記の集電板２の第１局部２１及び第２局部２２を製造するとき、該第１局部２１の部材は、第２局部２１の部材と異なるものを使用することにより、第１局部２１の機械強度は第２局部より大きいことを実現できる。集電板２は２種類の部材より構成するため、第１局部２１及び第２局部２２は熱膨張により互いに押しつぶし、かつ、部材内部の応力にバランスがとれているとき、第１局部２１の体積が膨張する。しかしながら、その幾何変形量は第２局部２２の変形量より小さいため、第１局部２１に取り付けた該集電部材２３の変形量または撓み度が非常に小さい。よって、該集電部材２３は、なお該膜電極組立体３の接触部３２との接触を維持できる。このほか、燃料電池１の稼働で温度上昇が発生したとき、該集電部材２３の熱膨張による変形を避け、該集電部材２３と該接触部３２の接触性降下を防止できる。
【００１３】
前記の集電部材２の第１局部２１及び第２局部２２に異なる機械強度の材料を使用する目的は、第１局部２１により大きい弾性剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を獲得するためである。これにより、第１局部２１が熱膨張を発生したときは、その幾何変形量を最小限に抑えることができる。該第１局部２１の部材はステンレス鋼など、機械強度が第２局部２２より強い材質のものを使用する。第２局部２の部材は、ＦＲ４、ＦＲ５、エポキシ樹脂、ガラスファイバー基板、セラミック基板、高分子可塑基板、及びコンポジット部材などを使用する。
【００１４】
第１局部２１の材料が金属部材のとき、該金属部材の一部を利用し、集電部材２３を作り上げる場合、該金属部材は耐酸または耐食部材、または耐酸と耐蝕処理したものを使用する。集電部材２３は該金属部材の一部分はメッシュ構造形状の金属シートに加工する。
【００１５】
該集電板２は異なる２種類の部材で製作するほか、本考案はさらに第１局部１１と第２局部２２と異なる構造方式を実施する。この方式により、弾性剛性の変化効果がある。図４は、本考案の集電板もう一つの実施態様の側面断面図である。第２局部２２の分厚い寸法に対して、本考案は第１局部２１の厚みを第２局部２２より厚く設ける。第１局部２１と第２局部２２とも同じ材質を使用しても、第１局部２１の弾性剛性を第２局部２２の弾性剛性より大きく設けることができる。
【００１６】
燃料電池１の稼働中、本考案の集電板２は集電部材２３と膜電極組立体３１と良好な接続性を維持できる。この長所は本考案の貢献である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の集電板を実施した燃料電池の立体分解図である。
【図２】本考案の集電板の立体図である。
【図３】本考案の集電板の側面断面図である。
【図４】本考案の集電板もう一つの実施態様の側面断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  燃料電池
２  集電板
２１  第１局部
２２  第２局部
２３  集電部材
３  薄膜電極
３１  質量移動膜
３２  触媒部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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